伺服電機(jī)驅(qū)動是目前成形裝備發(fā)展的一個新方向，不但可以實(shí)現(xiàn)成形裝備柔性化和智能化，還可以提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能環(huán)保。——孫友松

孫友松主要社會職位有：全國鍛壓學(xué)會副理事長、設(shè)備委員會副主任，廣東省機(jī)械工程學(xué)會副理事長，廣東省鍛壓學(xué)會副理事長，廣州市鍛壓學(xué)會理事長，廣州市機(jī)電工程學(xué)會副理事長，廣州歐美同學(xué)會副會長，廣東省工業(yè)設(shè)計學(xué)會理事長，《工業(yè)工程》雜志主編，《塑性工程學(xué)報》、《鍛壓技術(shù)》、《鍛壓裝備與制造技術(shù)》等雜志編委。

伺服電機(jī)驅(qū)動是目前成形裝備發(fā)展的一個新方向，不但可以實(shí)現(xiàn)成形裝備柔性化和智能化，還可以提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能環(huán)保。傳統(tǒng)的壓力機(jī)，尤其是各種機(jī)械壓力機(jī)，均以交流感應(yīng)電機(jī)為動力，靠飛輪儲存能量、離合器控制起停。其最大的缺點(diǎn)是滑塊工作特性固定，無法調(diào)節(jié)，工作適應(yīng)性差，缺乏“柔性”。伺服壓力機(jī)是成形裝備的最新發(fā)展，它以計算機(jī)控制的交流伺服電機(jī)為動力，通過螺旋、曲柄連桿、肘桿或其它機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為滑塊所需的直線運(yùn)動。它不但可以保持機(jī)械驅(qū)動的種種優(yōu)點(diǎn)，而且改變了其工作特性不可調(diào)的缺點(diǎn)，使機(jī)械驅(qū)動的成形裝備也具有了柔性化、智能化的特點(diǎn)，工作性能和工藝適應(yīng)性大大提高。還簡化了結(jié)構(gòu)，方便安裝、減少維修、降低能耗、減輕重量。它是高新技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)的結(jié)合，對于推動成形裝備的更新?lián)Q代，具有不可限量的影響。

伺服電機(jī)傳動指電動機(jī)的轉(zhuǎn)速或其它參數(shù)可以按照任意的輸入信號而變化。正是在這種背景下，發(fā)達(dá)國家在上世紀(jì)末期，開始了將伺服傳動技術(shù)應(yīng)用于鍛壓機(jī)械的研究和產(chǎn)品開發(fā)，出現(xiàn)了交流伺服電動機(jī)驅(qū)動的壓力機(jī)，十多年來得到了迅速發(fā)展。

伺服壓力機(jī)的特點(diǎn)

（1）實(shí)現(xiàn)柔性化和智能化，工作性能提高 由于原動機(jī)由不能調(diào)節(jié)和控制的普通感應(yīng)電機(jī)改為CNC控制可任意調(diào)節(jié)的伺服電動機(jī)，自動化智能化程度提高，工作效率提高；可以獲得任意的滑塊特性，設(shè)備的工藝適應(yīng)性擴(kuò)大；可以根據(jù)不同的工藝采用相應(yīng)的優(yōu)化曲線，提高工作性能。例如在伺服壓力機(jī)上拉深，成形極限可以提高25%。

（2）精度高 一方面，伺服壓力機(jī)的運(yùn)動可以精確控制，一般均裝有滑塊位移檢測裝置和滑塊行程調(diào)節(jié)裝置，滑塊的任意位置（包括下死點(diǎn)）可以準(zhǔn)確控制。伺服壓力機(jī)滑塊位置精度一般可以達(dá)0.01mm；另一方面，滑塊運(yùn)動特性可以優(yōu)化，例如拉深、彎曲、壓印時，適當(dāng)?shù)幕瑝K曲線可減少回彈提高制件精度。

（3）簡化傳動環(huán)節(jié)，減少維修和節(jié)省能量 伺服壓力機(jī)省去飛輪、離合器甚至采用直接傳動，傳動環(huán)節(jié)大大減少，維修工作量亦相應(yīng)減少。

伺服壓力機(jī)節(jié)能主要體現(xiàn)在以下幾個方面：伺服電動機(jī)較普通感應(yīng)電機(jī)效率高。伺服電動機(jī)采用變頻調(diào)速，效率高，損耗小。減速時采用電磁制動，制動能量可儲存回收。與機(jī)械制動和液壓傳動的節(jié)流調(diào)速相比，可大大節(jié)省能量。在普通壓力機(jī)中，飛輪空轉(zhuǎn)耗能約占總能耗的6—30%，。伺服壓力機(jī)沒有飛輪，僅在工作時電機(jī)才旋轉(zhuǎn)，這一部分能量得以節(jié)省。在普通壓力機(jī)中，離合器（主要指摩擦離合器）耗能約占總能量的20%，伺服壓力機(jī)取消了離合器，這一部分能量得以節(jié)省。大多數(shù)中小型機(jī)械壓力機(jī)，采用摩擦制動器。制動器每周期均工作，消耗能量；伺服壓力機(jī)制動器僅在停車時才起作用，制動耗能得以節(jié)省。

當(dāng)然，節(jié)能效果尚決定于變流以及儲能和再利用的效率。總體而言，伺服壓力機(jī)較普通機(jī)械壓力機(jī)和液壓機(jī)都要節(jié)能。例如，采用這一技術(shù)的全電動注塑機(jī)較傳統(tǒng)液壓式注塑機(jī)節(jié)能25-60%。

（4）環(huán)保 伺服壓力機(jī)的環(huán)保特性體現(xiàn)在它具有液壓機(jī)的性能，但是又沒有液壓系統(tǒng)，完全消除了油液污染；又由于傳動系統(tǒng)簡化，傳動噪音大大減少；滑塊運(yùn)動特性優(yōu)化，減少工藝噪聲，如靜音沖裁，極大地改善生產(chǎn)環(huán)境。

（5）提高模具壽命和生產(chǎn)率　由于振動減少，模具壽命可以提高3倍，設(shè)備壽命也相應(yīng)提高。由于伺服壓力機(jī)行程可以方便地調(diào)整，可以根據(jù)成形工藝需要，使壓力機(jī)在必要的最小行程工作，生產(chǎn)效率得以提高。其工作頻率不但高于液壓機(jī)，而且可以高于普通機(jī)械壓力機(jī)。

電動螺旋壓力機(jī)由于其一系列優(yōu)點(diǎn)，近年來得到很大的發(fā)展，尤其在大噸位螺旋壓力機(jī)中具有巨大的潛力，目前最大噸位已經(jīng)達(dá)到320,000KN。

有人曾分析電動螺旋壓力機(jī)電機(jī)的發(fā)熱過程，由于螺旋壓力機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)差率大，引起轉(zhuǎn)子發(fā)熱，認(rèn)為其傳動效率不比普通摩擦壓力機(jī)高，小能量打擊時，效率甚至低于普通摩擦壓力機(jī)。伺服電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的出現(xiàn)，從根本上解決了這一問題。日本ENOMOTO公司在其電動螺旋壓力機(jī)中，采用了伺服技術(shù)，開發(fā)了100—1000噸的伺服螺旋壓力機(jī)。該產(chǎn)品獲2002年日本新技術(shù)開發(fā)設(shè)計獎。其主要優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能和控制精確方便，據(jù)稱，節(jié)能效果達(dá)50%。

結(jié)論與討論

（1）伺服壓力機(jī)的發(fā)展前景 伺服壓力機(jī)在性能上具有許多優(yōu)越性，這已經(jīng)被證實(shí)。但是這種壓力機(jī)究竟有多大的發(fā)展前景，業(yè)界并沒有一致的看法，世界上真正實(shí)現(xiàn)了商品化生產(chǎn)的國家也不多。普通交流電動機(jī)+飛輪的傳動方式具有價廉、簡單、可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)，有悠久的歷史，已經(jīng)在鍛壓機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用，在可預(yù)見的將來，不可能也沒有必要在所有的壓力機(jī)中都采用伺服驅(qū)動。但是伺服驅(qū)動為壓力機(jī)帶來的一系列優(yōu)點(diǎn)，尤其是柔性化和節(jié)能減噪等的確為鍛壓設(shè)備展示了誘人前景。鍛壓生產(chǎn)在節(jié)能、環(huán)保和高性能方面的要求日益提高，將使它的競爭力越來越大。

大功率伺服電機(jī)及其控制系統(tǒng)目前價格昂貴，是這一技術(shù)推廣應(yīng)用的主要障礙。造成這一問題的主要原因是大功率伺服電機(jī)及其驅(qū)動控制系統(tǒng)目前基本為國外產(chǎn)品所壟斷。隨著國內(nèi)技術(shù)的開發(fā)，與進(jìn)口產(chǎn)品開展競爭，市場價格就會迅速降低，這一技術(shù)在成形裝備的應(yīng)用領(lǐng)域也會越來越廣。可以預(yù)見，伺服壓力機(jī)將在一些重要的制造領(lǐng)域，如電子產(chǎn)品、汽車等精密制造領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。它將部分地取代液壓機(jī)、普通機(jī)械壓力機(jī)、螺旋壓力機(jī)。

（2）伺服驅(qū)動的能耗和電動機(jī)容量　　如上所述，普通壓力機(jī)中，電機(jī)的負(fù)荷相對比較穩(wěn)定，即便是工作周期的非工作時段，飛輪也要消耗能量以恢復(fù)飛輪轉(zhuǎn)速，全周期均消耗能量，電機(jī)額定功率基本上等于周期的平均能耗。對于伺服驅(qū)動而言，沒有飛輪，實(shí)際消耗的功率是變動的。就電機(jī)的額定功率而言，伺服壓力機(jī)將大于普通機(jī)械壓力機(jī)。但是，由于兩種驅(qū)動方式功率消耗情況大不相同，伺服壓力機(jī)實(shí)際能耗仍低于普通壓力機(jī)。減小電機(jī)容量的途徑之一是提高電機(jī)過載能力。

（3）伺服壓力機(jī)工作時對電網(wǎng)的沖擊　　伺服曲柄壓力機(jī)工作時將會產(chǎn)生很大的短時沖擊電流，尤其是大噸位壓力機(jī)，這將對電網(wǎng)產(chǎn)生極大的危害，必須予以重視。一個有效的方法是采用電容儲能。相反，伺服螺旋壓力機(jī)在換向時電流將比普通螺旋壓力機(jī)小，減少電機(jī)發(fā)熱和電流沖擊。

（4）加快研究開發(fā)步伐　　以伺服電機(jī)取代傳統(tǒng)感應(yīng)電機(jī)，可以大大提高成形裝備的自動化、智能化水平，改善工作性能，具有劃時代的意義。目前國內(nèi)這一技術(shù)尚比較落后，但國外發(fā)達(dá)國家也剛起步不久，鑒于其廣闊的應(yīng)用前景，必須加快這項技術(shù)的研究開發(fā)，方可趕上裝備技術(shù)世界發(fā)展的潮流。